JP6926726B2

JP6926726B2 - 放射線画像検出パネルおよび放射線検出装置

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Publication number: JP6926726B2
Application number: JP2017126179A
Authority: JP
Inventors: 悠古武; 典明伊藤
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2017-06-28
Filing date: 2017-06-28
Publication date: 2021-08-25
Anticipated expiration: 2037-06-28
Also published as: JP2019007914A; US10241216B2; US20190004186A1

Description

鮮鋭性が高く、外気の温度変化に対して安定な放射線画像検出パネルに関する。

近年、コンピューテッドラジオグラフィ（ｃｏｍｐｕｔｅｄｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ：ＣＲ）やフラットパネルディテクタ（ｆｌａｔｐａｎｅｌｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＦＰＤ）等に代表されるデジタル方式の放射線画像検出装置が登場している。これらは、デジタルの放射線画像が直接得られ、陰極管や液晶パネル等の画像表示装置に画像を直接表示することが可能であり、結果として、病院や診療所等での診断作業の利便性を大幅に向上させている。

また、新たなデジタル放射線画像技術として、薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）や電荷結合素子（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄｄｅｖｉｃｅ：ＣＣＤ）を用いたフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）が開発されている。

これら放射線画像検出装置に関し、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や電荷結合素子（ＣＣＤ）等の受光素子が二次元に配置されているセンサーパネル（平面受光素子）と、放射線を受光素子で検出可能な光に変換するためのシンチレータ層を支持体に形成したシンチレータパネルとを貼り合わせてなる撮像パネルを有する放射線画像検出装置が知られている。

一般的なシンチレータパネルはシンチレータの上に保護層（パリレンなど）が挿入されており、センサとの接着剤層とシンチレータは直接接していない（特許文献１：特開2012-200373号公報）。

しかし保護層を介すると光の散乱により鮮鋭性が低下してしまうことが知られており、特性向上やコスト削減のため保護層をなくして、接着剤層とシンチレータとが直に接することが望ましい態様とされる。

また、特許文献２（特開2015-230175号公報）には、シンチレータパネルと接着剤と平面受光素子で形成される放射線画像検出装置が開示されている。接着剤は主成分として、一種又は二種以上のホットメルト樹脂を含む層から構成される。さらに特許文献２には、蛍光体の柱状結晶間への接着剤の浸透深さは、好ましくは１〜５０μｍ、さらに好ましくは５〜３０μｍであることが開示されている。ホットメルト樹脂は、ポリオレフィン系の樹脂が使用される。

さらに、特許文献３（特開２０１２−２００３７３号公報）には、センサパネルとシンチレータパネルとの間を接着剤層で貼り合わせた放射線撮影装置が開示されている。特許文献３によれば接着剤層は粘着シートで、厚みが１５〜５０μｍであることが開示されている。

これらのように、直接、柱状結晶に接着剤層などの光学結合層を設けた製品は、使用環境や輸送環境における温度変動において画像ムラや剥離が生じる事がある。本発明者らは、これらの画像ムラや剥離を、柱状結晶間に浸透している光学結合層が、環境温度変動によって変形するために起こると考えた。

特開２０１２−２００３７３号公報特開２０１５−２３０１７５号公報特開２０１２−２００３７３号公報

本発明の課題は、使用環境や輸送環境における温度域での熱可塑性樹脂の変形を制御し、シンチレータと光学結合層が直接接する形態において鮮鋭性の向上と外気の温度変化の影響による光学結合層の剥離や変形による画像ムラの抑制を両立することにある。

本発明は、以下の事項からなる。
［１］柱状結晶からなるシンチレータ層と、光学結合層と、平面受光素子とを備える放射線画像検出パネルであり、
光学結合層を構成する材料の0〜40℃における貯蔵弾性率が1×10⁷Pa以上である放射線画像検出パネル。
［２］光学結合層がシンチレータ柱状結晶間に浸透しており、その浸透深さは１〜125μmである、［２］の放射線画像検出パネル。
［３］光学結合層を構成する材料が熱可塑性樹脂を含む、［１］または［２］の放射線画像検出パネル。
［４］熱可塑性樹脂が、オレフィン系樹脂、アミド系樹脂、エステル系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ビニル系樹脂、ポリカーボネート、またはＡＢＳ樹脂の少なくとも1種の熱可塑性樹脂を主成分として含む、［３］の放射線画像検出パネル。
［５］光学結合層が貯蔵弾性率の異なる2種類以上の熱可塑性樹脂を含む複合樹脂である、［４］の放射線画像検出パネル。
［６］光学結合層に含まれる２種の熱可塑性樹脂の0〜40℃における貯蔵弾性率の差（なお３種以上の場合、最も貯蔵弾性率差が小さい樹脂の組み合わせ）が1×10 Pa以上である、［５］の放射線画像検出パネル。
［７］光学結合層の膜厚が１〜100μｍであることを特徴とする、［１］〜［６］の放射線画像検出パネル。
［８］光学結合層がさらにフィラーを含むことを特徴とする［１］〜［７］の放射線画像検出パネル。
［９］［１］〜［８］の放射線画像変換パネルと、放射線画像変換パネルを覆う筐体とを含む放射線検出装置。

本発明によれば、この発明では、シンチレータ表面に保護層を設けることなく、直接光学結合層を設けることで鮮鋭性を向上させ、かつシンチレータと接する光学結合部材の弾性率を0℃〜40℃で1×10⁷ Paとすることで、使用環境で外気の温度変化により熱可塑性樹脂が変形しづらくなり、剥離や画像ムラの発生を抑制できる。これにより、本発明によれば、良好な鮮鋭性を示し、画像ムラの発生を抑えた放射線画像検出装置を提供することができる。

本発明の放射線画像検出装置の構成を示す概略断面図を示す図である。

本発明の放射線画像検出パネルは、柱状結晶からなるシンチレータ層と、光学結合層と、平面受光素子とを備え、シンチレータ層は、光学結合層と直接に接し、光学結合層を構成する熱可塑性樹脂の0〜40℃における貯蔵弾性率が1×10⁷Pa以上であることを特徴としている。

図１は、上記放射線画像検出パネルの構成の概略断面図を示す。図１中、１０は支持体、１１は反射層、１２はシンチレータ層、１３は光学結合層、１４は平面受光素子を示す。なお、支持体と反射層は必ずしも必須ではなく、設けていなくともよい。さらにシンチレータ層と、光学結合層と、平面受光素子とが本発明の所定の構成となる以外の放射線画像検出パネルの構成は、特に制限されず、図１中の補助基板などが適宜設けられていても差し支えない。

シンチレータ層１２
シンチレータ層は、蛍光体である柱状結晶を含み、柱状結晶の柱径は通常２〜２０μｍ、好ましくは３〜１５μｍである。また、シンチレータ層の膜厚は通常１００〜１，０００μｍ、好ましくは１００〜６００μｍ、さらに好ましくは２００〜６００μｍである。

上記シンチレータ層の充填率は、通常７０〜９０％、好ましくは７２〜８８％、さらに好ましくは７５〜８５％である。なお、「充填率」とは、シンチレータ層の実際の質量を、理論密度とみかけの体積で割った値をさす。

シンチレータ層は、外部から入射された放射線であるＸ線のエネルギーを、可視光に変換する役割を有する。α線、γ線、Ｘ線等の電離放射線が照射されたときに原子が励起されることにより発光する蛍光体をいう。すなわち、放射線を紫外・可視光に変換して放出する蛍光体を指す。シンチレータ層を構成する蛍光体は外部から入射されたＸ線などの放射線エネルギーを効率よく光に変換可能な材料である限り特に制限されない。また、放射線の光への変換は必ずしも瞬時に行われる必要は無く、蛍光体層に一旦潜像として蓄積され、後から読み出す方式を用いても良い。

例えば、本発明に係る蛍光体としては、Ｘ線などの放射線を可視光などの異なる波長に変換することが可能な物質を適宜使用することが出来る。具体的には、「蛍光体ハンドブック」（蛍光体同学会編・オーム社・１９８７年）の２８４頁から２９９頁に至る箇所に記載されたシンチレータ及び蛍光体や、米国ＬａｗｒｅｎｃｅＢｅｒｋｅｌｅｙＮａｔｉｏｎａｌＬａｂｏｒａｔｏｒｙのＷｅｂホームページ「ＳｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ（ｈｔｔｐ：／／ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ．ｌｂｌ．ｇｏｖ／）」に記載の物質などが考えられるが、ここに指摘されていない物質でも、「Ｘ線などの放射線を可視光などの異なる波長に変換することが可能な物質」であれば、蛍光体粒子として用いることが出来る。

具体的な蛍光体の組成としては、以下の例が挙げられる。
まず、基本組成式（Ｉ）：
Ｍ^IＸ・ａＭ^IIＸ'₂・ｂＭ^IIIＸ''₃：ｚＡ
で表わされる金属ハロゲン化物系蛍光体が挙げられる。

上記式において、Ｍ^Iは1価の陽イオンになり得る元素、すなわち、リチウム（Ｌｉ），ナトリウム（Ｎａ），カリウム（Ｋ），ルビジウム（Ｒｂ），セシウム（Ｃｓ），タリウム（Ｔｌ）および銀（Ａg）などからなる群より選択される少なくとも１種を表す。

Ｍ^IIは2価の陽イオンになり得る元素、すなわちベリリウム（Ｂｅ），マグネシウム（Ｍｇ），カルシウム（Ｃａ），ストロンチウム（Ｓｒ），バリウム（Ｂａ），ニッケル（Ｎｉ），銅（Ｃｕ），亜鉛（Ｚｎ）およびカドミウム（Ｃｄ）などからなる群より選択される少なくとも1種を表す。

Ｍ^IIIは、スカンジウム（Ｓｃ），イットリウム（Ｙ），アルミニウム（Ａｌ），ガリウム（Ｇａ），インジウム（Ｉｎ）およびランタノイドに属する元素からなる群より選択される少なくとも1種を表す。

Ｘ、Ｘ'およびＸ"は、それぞれハロゲン元素を表わすが、それぞれが異なる元素であっても、同じ元素であっても良い。
Ａは、Ｙ，Ｃｅ、Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ａｇ（銀），ＴｌおよびＢｉ（ビスマス）からなる群より選択される少なくとも１種の元素を表す。
ａ，ｂおよびｚはそれぞれ独立に、０≦ａ＜０．５、０≦ｂ＜０．５、０＜ｚ＜１．０の範囲内の数値を表す。

また、基本組成式（ＩＩ）：
Ｍ^IIＦＸ：ｚＬｎ
で表わされる希土類付活金属フッ化ハロゲン化物系蛍光体も挙げられる。
上記式において、Ｍ^IIは少なくとも１種のアルカリ土類金属元素を、Ｌｎはランタノイドに属する少なくとも1種の元素を、Ｘは、少なくとも1種のハロゲン元素を、それぞれ表す。またｚは、０＜ｚ≦０．２である。

また、基本組成（ＩＩＩ）：
Ｌｎ₂Ｏ₂Ｓ：ｚＡ
で表される希土類酸硫化物系蛍光体も挙げられる。
上記式において、Ｌｎはランタノイドに属する少なくとも１種の元素を、Ａは、Ｙ，Ｃｅ、Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ａｇ（銀），ＴｌおよびＢｉ（ビスマス）からなる群より選択される少なくとも１種の元素を、それぞれ表す。またｚは、０＜ｚ＜１である。

特にＬｎとしてガドリニウム（Ｇｄ）を用いたＧｄ₂Ｏ₂Ｓは、Ａの元素種にテルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）等を用いることによって、受光素子が最も受光しやすい波長領域で、高い発光特性を示すことが知られており、特に好ましい。

また、基本組成（ＩＶ）：
Ｍ^IIＳ：ｚＡ
で表される金属硫化物系蛍光体も挙げられる。

上記式において、Ｍ^IIは２価の陽イオンになり得る元素、すなわちアルカリ土類金属，Ｚｎ（亜鉛），Ｓｒ（ストロンチウム），Ｇａ（ガリウム）等からなる群より選択される少なくとも１種の元素を、Ａは、Ｙ，Ｃｅ、Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ａｇ（銀），ＴｌおよびＢｉ（ビスマス）からなる群より選択される少なくとも１種の元素を、それぞれ表す。またｚは、０＜ｚ＜１である。

また、基本組成（Ｖ）：
Ｍ_a（ＡＧ）_b：ｚＡ
で表される金属オキソ酸塩系蛍光体も挙げられる。

上記式において、Ｍは陽イオンになり得る金属元素であり、（ＡＧ）はリン酸塩、ホウ酸塩、ケイ酸塩、硫酸塩、タングステン酸塩、アルミン酸塩からなる群より選択される少なくとも１種のオキソ酸基を、Ａは、Ｙ，Ｃｅ、Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ａｇ（銀），ＴｌおよびＢｉ（ビスマス）からなる群より選択される少なくとも１種の元素を、それぞれ表す。
またａおよびｂは、金属及びオキソ酸基の価数に応じて取り得る値全てを表す。ｚは、０＜ｚ＜１である。

また、基本組成式（VI）：
Ｍ_aＯ_b：ｚＡ
で表わされる金属酸化物系蛍光体が挙げられる。
上記式において、Ｍは陽イオンになり得る金属元素であり、前記したＭ^I〜Ｍ^IIのいずれかの例示より選択される少なくとも１種の元素を表す。
またａおよびｂは、金属及びオキソ酸基の価数に応じて取り得る値全てを表す。ｚは、０＜ｚ＜１である。

また他に、基本組成式（VII）：
ＬｎＯＸ：ｚＡ
で表わされる金属酸ハロゲン化物系蛍光体が挙げられる。
上記式において、Ｌｎはランタノイドに属する少なくとも１種の元素を、Ｘはハロゲン、Ａは、Ｙ，Ｃｅ、Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ａｇ（銀），ＴｌおよびＢｉ（ビスマス）からなる群より選択される少なくとも１種の元素を、それぞれ表す。またｚは、０＜ｚ＜１である。

本発明において、シンチレータ層は、通常、上記蛍光体を含む柱状結晶から構成される。柱状結晶は、通常、気相堆積法により形成され、形成方法としては、加熱蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法その他を用いることができるが、特に加熱蒸着法が望ましい。

シンチレータ層を形成する蛍光体材料には、テルビウム活性化硫酸化ガドリニウム（Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ（Ｔｂ））及び銀活性化硫化亜鉛（ＺｎＳ（Ａｇ））等の他に、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）にインジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）、リチウム（Ｌｉ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）及びナトリウム（Ｎａ）から選ばれる少なくとも一種の賦活剤を添加したもの等がある。なかでも、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）に少なくとも一種の賦活剤を添加したものが好ましい。

具体的には、放射線吸収及び発光効率が高く、ノイズの低い高画質の画像が得られることから、ナトリウム活性化ヨウ化セシウム（ＣｓＩ（Ｎａ））及びタリウム活性化ヨウ化セシウム（ＣｓＩ（Ｔｌ））等が好ましく、３００〜７５０ｎｍの広い発光波長を持つため、Ｘ線から可視光線への変更率が比較的高く、蒸着により容易に柱状結晶を形成し、結晶構造に起因する光ガイド効果により結晶内での発光光の散乱が抑えられ、その分シンチレータ層の厚さを増すことが可能となるという観点から、タリウム活性化ヨウ化セシウム（ＣｓＩ（Ｔｌ））がさらに好ましい。

なお、シンチレータ層の形成方法は、特開2016-172928号公報、特開2016-136094号公報、特開2016-132715号公報、特開2016-095189号公報、特開2016-090388号公報、特開2016-088989号公報、特開2016-085194号公報、特開2016-085165号公報、特開2014-48225号公報などに開示されている。

支持体１０
シンチレータパネルは、前記シンチレータ層を含む限りその構成は特に制限されないが、シンチレータの支持体が設けられていてもよい。支持体は、シンチレータ層を形成する蛍光体の土台として用いられるとともに、シンチレータ層の構造を保持する役割を有する。なお、支持体は必ずしも必要でない場合がある。

支持体の材料としては、Ｘ線等の放射線を透過させることが可能な、各種のガラス、高分子、金属等のフィルム、シート、板等が挙げられる。支持体の原材料の具体例としては、石英、ホウ珪酸ガラス、化学的強化ガラスなどの板ガラス；アモルファスカーボン板；サファイア、チッ化珪素、炭化珪素などの板状セラミック；シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム燐、ガリウム窒素などを板状に成形した半導体；又、セルロースアセテートフィルム、ポリエステル樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルム、トリアセテートフィルム、ポリカーボネートフィルム等の高分子フィルム（プラスチックフィルム）や炭素繊維強化樹脂シート等の高分子シート（プラスチックシート）；アルミニウムシート、鉄シート、銅シート、鉛板等の金属シート或いは該金属の酸化物の被覆層を有する金属シート；バイオナノファイバーフィルムなどが挙げられる。支持体は、１層の上記原材料からなっていてもよいし、同種または異種の２層以上の上記原材料からなっていてもよい。

これらのうち、支持体は、ガラス板又は高分子材料が好ましく、湾曲しやすさの観点から高分子材料がさらに好ましく、高分子材料からなる樹脂フィルムが特に好ましい。
上記樹脂フィルムは、高い耐熱性を有し、シンチレータ層の形成のための蒸着に耐え得る点が好ましく、なかでもポリイミドは特に耐熱性に優れ、蛍光体材料を気相法によって支持体上に柱状結晶を形成する場合に好適である。

上記支持体の厚みは、通常１〜１，０００μｍ、好ましくは１０〜５００μｍ、さらに好ましくは１０〜２００μｍである。上記支持体の厚みが前記範囲内にあるとき、平面受光素子とシンチレータパネルとを接合する際、弾性率の大きなガラス、金属等の材料であっても、シンチレータ層の膜厚分布に合わせて効果的に湾曲でき、平面受光素子とシンチレータ層とを光学結合層を介した距離が面内において均一となるように接合することができる。支持体のシンチレータを設けていない表面には接着層を介して、ガラスや高分子からなる補助基板を設けることが、反りの制御や、応力分散、防湿の観点から望ましい一態様である。なお、また、補助基板は軽量化の観点から、厚みが５００μm以下であることが望ましい。なお、接着層としては、公知に接着部材から構成され、光学結合層と同様のものを使用することができる。

反射層１１
支持体とシンチレータ層との間に、必要に応じて、反射層を設けることも可能である。反射層を設けることにより、蛍光体の発光を非常に効率的に取り出すことができるので、輝度が大きく向上する。

反射層は、例えば、アルミニウム、銀、白金、パラジウム、金、銅、鉄、ニッケル、クロム、コバルト、ステンレス鋼のうち一種又は二種以上の元素又は合金を含む材料により形成することができるが、高反射率の観点から、銀若しくはアルミニウム又は銀若しくはアルミニウムを主成分とする合金が好ましい。また、このような金属膜を二層以上形成するようにしてもよい。金属膜を二層以上とする場合は、下層をニッケル（Ｎｉ）若しくはクロム（Ｃｒ）又はその両方を含む層とすることが支持体との接着性を向上させる点から好ましい。また、金属膜上にシリカ（ＳｉＯ₂）、二酸化チタン（ＴｉＯ₂）等の金属酸化物からなる層をこの順に設けて更に反射率を向上させてもよい。前述の金属層を支持体上に形成する方法としては、蒸着、スパッタ、又は、金属箔の貼り合わせ等、特に制約はないが、密着性の観点からスパッタが最も好ましい。

一方、反射層は、光散乱粒子及びバインダー樹脂から形成されていてもよい。
上記光散乱粒子は、反射層を構成するバインダー樹脂と異なる屈折率を有する粒子状材料であれば特に限定されるものではなく、その材料には、アルミナ、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、二酸化チタン、硫酸バリウム、シリカ、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、ガラス及び樹脂等がある。これらは一種単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。これらのうち、入手の容易性及び高い屈折率を有する点から、二酸化チタンが特に好ましい。

上記二酸化チタンとしては、ルチル型、ブルッカイト型及びアナターゼ型のいずれの結晶構造を有するものであってもよいが、バインダー樹脂の屈折率との比率が大きく、高輝度を達成できることや、可視光線の反射率などの観点から、ルチル型のものが特に好ましい。

上記光散乱粒子の面積平均粒子径は、反射率の観点から、０.１〜５.０μｍが好ましく、０.２〜３．０μｍがさらに好ましい。二酸化チタンとしては、バインダー樹脂との親和性や分散性を向上させるため、又はバインダー樹脂の劣化を抑えるため、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）等の酸化物で表面処理されたものが特に好ましい。

上記光散乱粒子は、反射層を構成する成分の合計体積１００体積％中、３〜９０体積％となる量で含まれていることが好ましく、１０〜５０体積％となる量で含まれていることがさらに好ましい。光散乱粒子がこのような範囲で反射層に含まれていると、反射層の反射率や、支持体上にシンチレータ層を形成したシンチレータパネルの感度が向上するだけでなく、反射層と支持体又はシンチレータ層との接着性が向上するため、断裁しても反射層が剥離することなく、生産性を高めることができる。

上記反射層に用いることができるバインダー樹脂には、例えば、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル共重合体、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル・塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル・アクリロニトリル共重合体、ブタジエン・アクリロニトリル共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、ポリエステル樹脂、セルロース誘導体（ニトロセルロース等）、スチレン・ブタジエン共重合体、各種の合成ゴム系樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノキシ樹脂、シリコ−ン樹脂、アクリル系樹脂、尿素ホルムアミド樹脂等がある。これらの中では、蒸着により形成される蛍光体の柱状結晶及び支持体に対する膜付性に優れる点で、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂等の疎水性樹脂が好ましい。

支持体と反射層との密着性を向上させるために、支持体と反射層との間に中間層を設けてもよい。中間層としては、ポリウレタン、ポリエステル及び塩化ビニル系共重合体等の樹脂を含有する層であることが好ましい。

光学結合層１３
上記光学結合層は、上記シンチレータパネルと平面受光素子とを接合するための層であり、本発明で、光学結合層とシンチレータ層を構成する柱状結晶は直接接着している。このように、直接接着していると、放射線画像検出パネルの鮮鋭性を向上させることができる。なお、光学結合層とシンチレータ層が直接接着していない場合、シンチレータ層で発光した光が平面受光素子に到達する間に拡散し画質が低下することがある。

光学結合層を構成する材料の0〜40℃における貯蔵弾性率が1×10⁷Pa以上であり、好ましくは2×10⁷Pa以上にある。この範囲にあると、外温などの温度変化に対して接着剤の変形が起きづらいので、画像ムラ、特に網目状の画像ムラの発生を有効的に抑制できる。

本発明における「０〜４０℃における貯蔵弾性率」とは、樹脂によって、大きく変化するものもあれば変化しないものもあるが、０〜４０℃の温度範囲内の貯蔵弾性率が上記範囲にある。このため、本発明で定義される貯蔵弾性率は０〜４０℃の間の平均値ではなく、最小値である。貯蔵弾性率の測定は、動的粘弾性測定装置（TA instruments製RSAIII）を用いて、昇温条件-50〜70℃、昇温速度5℃/min、strain(歪み)1%で、周波数1Hzの測定条件で行う。

光学結合層は、放射線の照射によりシンチレータ層で発光した光が光学結合層を介して、平面受光素子に効率よく到達できるように、シンチレータ層の発光波長に対して透明である必要がある。具体的には、光学結合層の透過率はシンチレータ層の発光波長に対して通常７０％以上、好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上である。

本発明における、蛍光体の柱状結晶間への接着剤の浸透深さは1〜125μmであり、好ましくは20〜50μｍである。ただし、柱状結晶の厚さより、浸透深さが大きくなることはない。なお浸透深さは、図１に示されるように、柱状結晶と光学結合層との界面、すなわち柱状結晶の先端から、支持体側に向かう柱状結晶の根元までの深さである。この範囲の浸透深さにあると、蛍光体の柱状結晶との接着性を確保することができる。光学結合層とシンチレータの間に気泡などを含まず密着して貼り合わせされていることが好ましく、このように浸透していると、鮮鋭性の劣化を起こしにくくなる。

上記光学結合層を構成する材料としては、上記貯蔵弾性率を有する限り特に制限されないが、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を主成分とする有機材料、シリカ、アルミナなどの無機材料からなるものであってもよい。これらの中でも、オレフィン系樹脂、アミド系樹脂、エステル系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ビニル系樹脂、ポリカーボネート、若しくはＡＢＳ樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂からなるものが好ましい。なお、主成分とは、それ十分な機能を発揮する限り他の成分を含むものであってもよく、通常５０質量％以上を含むものであり、好ましくは７５質量％、さらに好ましくは１００質量％である。

本発明の光学結合層の一態様としては、ホットメルトシートが挙げられる。
ここで、ホットメルトシートとは、水又は溶剤を含まず、室温では固形であり、不揮発性の熱可塑性材料からなる接着性樹脂（ホットメルト樹脂）をシート状に成形したものをいう。ホットメルトシートは、被着体の間に挿入した後、融点以上の温度で溶融させて、再び融点以下の温度にして固化させることにより、被着体同士を接合できるものである。

ホットメルトシートは、水又は溶剤を含まないため、例えば、ＣｓＩ（Ｎａ）又はＣｓＩ（Ｔｌ）からなるシンチレータ層のように、潮解性を有するシンチレータ層に接触させても、シンチレータ層が潮解することがないため、シンチレータパネルと平面受光素子との接合に好適である。

また、ホットメルトシートには残留揮発物等が含まれることがなく、シンチレータパネル及び平面受光素子を接合した後、乾燥させても、光学結合層の収縮が小さく、寸法安定性に優れる。

ホットメルトシートを用いてシンチレータパネルと平面受光素子とを貼り合わせる際に、ホットメルトシートは適切な温度で溶融し、かつ市場環境で溶融しないことが必要である。

上記光学結合層は、一種の熱可塑性樹脂から構成されるものであってもよいが、貯蔵弾性率の異なる２種類以上の熱可塑性樹脂を含む複合樹脂であることも好ましい態様の一つである。なお２種以上の熱可塑性樹脂を含む場合、貯蔵弾性率は、実測できるが、量比から算出することもできる。光学結合層に含まれる２種の熱可塑性樹脂の0〜40℃における貯蔵弾性率の最小値の差（なお３種以上の場合、最も貯蔵弾性率差が小さい樹脂の組み合わせ）が1×10 Pa以上、好ましくは、5×10Ｐａ以上である。この範囲にあると、複合樹脂としての貯蔵弾性率がより高くなる。

光学結合層は、二種以上の熱可塑性樹脂の混合物である複合樹脂を含む単層であってもよいし、二層以上の光学結合層の積層体であり、該二層以上の層がそれぞれ貯蔵弾性率の異なる熱可塑性樹脂で形成されていてもよい。上記光学結合層が、二層以上の熱可塑性樹脂から構成される積層体である場合、貯蔵弾性率の最小値の平均値を、貯蔵弾性率とする。

上記光学結合層の膜厚は、好ましくは１〜100μｍ、さらに好ましくは5〜50μｍである。膜厚がこの範囲にあることで、シンチレータパネルと平面受光素子との接着性を確保することができ、シンチレータ層で発光した光が接着剤層内部で拡散されるのが抑制され、鮮鋭性の高い画像を得ることができる。

本発明における光学結合層の屈折率は、界面での光学的な損失を抑える観点から、光学結合層が接触する部材、すなわちシンチレータと平面受光素子の最表層を構成する材料の間であるか、もしくは、両者の少なくともいずれかと同等であることが望ましい。

光学結合層には、フィラーが含まれていてもよい。フィラーを含むことで、光学結合層の弾性率を向上させ、温度変動による樹脂の変形・ムラの発生を抑制することができる。フィラーとして、無機系フィラー、有機系フィラーのいずれも使用可能である。例えば、アルミナ、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、二酸化チタン、硫酸バリウム、シリカ、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、ガラスなどの無機系フィラー及び、ポリウレタン、ポリアクリル、ポリスチレン、ポリシリコーン、ポリアミドなどの高分子材料からなる有機系フィラーなども挙げることができる。これらは一種単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。上記粒子の中でも、特に高い屈折率を有する二酸化チタンが好ましい。上記粒子の面積平均粒子径は、光学結合層の透明性を著しく損なわないために、１〜５０ｎｍが好ましく、１〜２０ｎｍがさらに好ましい。ただし、光学結合層の厚みを超えることはない。上記フィラーは、光学結合層を構成する全ての材料を１００体積％としたとき、３〜３０体積％となる量で含まれていることが好ましく、５〜２０体積％となる量で含まれていることがさらに好ましい。上記粒子がこのような範囲で含まれていることで、光学結合層の透明性を著しく損なうことなく屈折率を向上させることができる。

平面受光素子１４
平面受光素子とは、従来より公知のものを特に制限なく使用することができる。
例えば絶縁性基板に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及び蓄積容量が形成されたＴＦＴアクティブマトリクス基板（以下「ＴＦＴ基板」という。のように、複数の受光素子を二次元状に配置した構成を有するものである。具体的には、ＡｅｒｏＤＲ（コニカミノルタ（株）製）、ＰａｘＳｃａｎ（バリアン（株）製ＦＰＤ：２５２０）等に内蔵されている。
また、平面受光素子としては、CCD、あるいはCMOS等のイメージセンサを用いてもよい。

［放射線画像検出装置］
上記放射線画像検出装置は、上記放射線画像変換パネルと、放射線画像変換パネルを覆う筐体とを含む。

放射線画像変換パネルは、シンチレータ層と、光学結合層と、平面受光素子とをこの順で備え、該放射線画像変換パネルを、該光学結合層を介したシンチレータ層と平面受光素子との間の距離が均一になるように、５０〜１５０℃、好ましくは６０〜１２０℃の加温下に、該平面受光素子に接合することにより製造される。

放射線画像変換パネルは、上記加温下に加えて、１０，０００〜１，０００，０００Ｐａ、好ましくは１００，０００〜５００，０００Ｐａの加圧下に、平面受光素子に接合することが好ましい。

これにより、平面受光素子とシンチレータ層とを、所定の貯蔵弾性率を有する光学結合層を介して接合することができ、良好な鮮鋭性を示し、画像ムラの発生を抑えた放射線画像検出装置を提供することができる。

［実施例］
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
（シンチレータ層の作製）
厚さ75μｍのポリイミド支持体（寸法：４３０ｍｍ×４３０ｍｍ）に、酸化チタンを含むポリエステル樹脂層をコーティングすることで蒸着用基板を得た。続いて、蛍光体材料（ＣｓＩ（Ｔｌ）（０．３ｍｏｌ％））を蒸着させ、柱状結晶からなるシンチレータ層を形成した。
シンチレータ層の膜厚が５００μｍになったところで蒸着を終了させた。
（光学結合層の作成）
以下の接着剤を準備した。

接着剤（１）
オレフィン系樹脂から成るフィルム状接着剤であるクラボウ製クランベター（厚さ30μm）を使用した。接着剤（１）の0〜40℃における貯蔵弾性率は最大値が、1.4×10⁷Ｐａであり、最小値が4.8×10⁶Ｐａである。
接着剤（１）を、シンチレータ層と平面受光素子との間に挿入し、100℃の加温と2００，０００Ｐａの加圧により、光学結合層と設け、シンチレータ層と平面受光素子を接合した。

接着剤（２）
オレフィン系樹脂とビニル系樹脂の２種を含む複合樹脂を主成分とするフィルム状の接着剤（２）（デクセリアルズ製熱接着シート：厚さ30μｍ）を使用した。接着剤（２）の0〜40℃における貯蔵弾性率は最大値が、9.7×10⁷Ｐａであり、最小値が2.1×10⁷Ｐａであった。接着剤（２）を構成する２種の樹脂間の貯蔵弾性率差は1×10²Ｐａであった。
シンチレータ層と平面受光素子との接合は接着剤（１）と同条件で実施した。

接着剤（３）
アクリル系樹脂から成るフィルム状の三菱ケミカル製アクリライト（厚さ30μm）を使用した。0〜40℃における貯蔵弾性率は最大値が、6.9×10⁸Ｐａであり、最小値が6.1×10⁸Ｐａであった。
シンチレータ層と平面受光素子との接合は接着剤（１）と同条件で実施した。

接着剤（４）
接着剤（２）にフィラーとして、平均粒子径が5μｍの炭酸カルシウムを、接着剤１００質量部中に5質量部で含む複合樹脂を使用した。
0〜40℃における貯蔵弾性率は最大値が、3.8×10⁸Ｐａであり、最小値が6.3×10⁷Ｐａであった。樹脂間の貯蔵弾性率差は1×10²Ｐａであった。
熱可塑性樹脂を200℃で溶融した後、押し出しコーターを用いて膜厚が30μｍのホットメルトシートを作製し、接着剤（４）とした。
シンチレータ層と平面受光素子との接合は接着剤（１）と同条件で実施した。

［実施例１〜７、比較例１］
（放射線画像検出装置の作製）
上記シンチレータ層とＡｅｒｏＤＲ（コニカミノルタ（株）製のＦＰＤ）の平面受光素子を、表１の光学結合層構成となるように、上記接着剤（１）〜（４）を介して貼り合わせた。なお、貼り合わせは、１００ｋＰａの圧力をかけた状態で７５℃、１５分の条件で加熱することにより行った。

［シンチレータパネルの評価］
・柱状結晶への浸透深さ
柱状結晶への光学結合層の浸透深さは、シンチレータ層の断面を光学顕微鏡（OLYMPUS製正立型顕微鏡BX51M）を用いて観察し、柱状結晶先端から光学結合層の浸透が確認できる深さまでの長さを測定することで評価した。
・画像ムラ
画像ムラの評価は、-20℃から50℃まで昇温した後、-20℃まで冷却するサイクルを１０回行い、管電圧８０ｋＶｐのＸ線を照射して得られた画像について、評価前後の画像を観察し、画像ムラが発生しているかどうかを以下の評価基準で判断した。
◎：画像ムラの発生が全くない
○：画像ムラの発生がほとんどない
×：画像ムラが発生している

・ＭＴＦ
鉛製のＭＴＦチャートを通して管電圧８０ｋＶｐのＸ線をＦＰＤの放射線入射面側に照射し、画像データを検出し、ハードディスクに記録した。その後、ハードディスク上の記録をコンピュータで分析して該ハードディスクに記録されたＸ線像のＭＴＦ（空間周波数１サイクル／ｍｍにおけるＭＴＦ値）を鮮鋭性の指標とした。ＭＴＦが高い値であるほど鮮鋭性に優れていることを意味する。
ＭＴＦ値は放射線変換パネルの中央にて評価を行った。シンチレータパネルは、シンチレータ膜厚に依存して、特性が大きく変わるため、比較例１を1.00として、相対評価とした。

・接着性
光学結合層の接着性は、90°剥離試験機（IMADA製 P-90-200N）を用いて10mm/minの速度で剥離させる時の引きはがし強さより接着力を評価した。接着性の評価指標は以下の通りである。
１： 0.1kgf以下（接着しない）
２： 0.1〜0.2kgf
３： 0.2〜0.4kgf
４： 0.4〜1.0kgf（温度変動により剥離しない）
５： 1.0kgf以上

１０・・・支持体
１１・・・反射層
１２・・・シンチレータ層
１３・・・光学結合層
１４・・・平面受光素子

Claims

柱状結晶からなるシンチレータ層と、光学結合層と、平面受光素子とを備える放射線画像検出パネルであり、
前記光学結合層を構成する材料の0〜40℃における貯蔵弾性率が1×10⁷Pa以上であり、
前記光学結合層を構成する材料が、熱可塑性樹脂を含み、前記熱可塑性樹脂が、オレフィン系樹脂、アミド系樹脂、エステル系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ビニル系樹脂、ポリカーボネート、またはＡＢＳ樹脂の少なくとも１種の熱可塑性樹脂を主成分として含み、
かつ前記光学結合層が貯蔵弾性率の異なる２種類以上の熱可塑性樹脂を含む複合樹脂である、
ことを特徴とする放射線画像検出パネル。
前記光学結合層がシンチレータ柱状結晶間に浸透しており、その浸透深さは１〜125μmであることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像検出パネル。
前記光学結合層に含まれる２種の熱可塑性樹脂の0〜40℃における貯蔵弾性率の差（なお３種以上の場合、最も貯蔵弾性率差が小さい樹脂の組み合わせ）が1×10 Pa以上であることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像検出パネル。
前記光学結合層の膜厚が１〜100μｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の放射線画像検出パネル。
前記光学結合層がさらにフィラーを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の放射線画像検出パネル。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の放射線画像検出パネルと、放射線画像検出パネルを覆う筐体とを含む放射線検出装置。